Акустическая томография

Акусти́ческая томогра́фия, получение изображений объектов с помощью акустических волн; один из методов звуковидения. В более общем смысле к акустической томографии относят различные методы решения обратных волновых задач акустики, представляющие собой большой раздел современной математической физики и дискретной математики. Акустическая томография позволяет получать послойные изображения внутренней структуры объекта посредством его многократного просвечивания акустическими волнами в различных пересекающихся направлениях. Полное восстановление структуры объекта осуществляется по его проекциям. Акустическая томография называется трансмиссионной, если объект располагается между излучателем и приёмником. В отражательной акустической томографии информация о структуре объекта формируется по отражённым эхо-сигналам от различных участков объекта, расположенных на разных глубинах (дальностях). При этом излучатель и приёмник звука находятся в одной плоскости и часто бывают совмещены. Возможна также и комбинация этих двух методов.

Восстанавливаемым изображением объекта (и самим объектом исследования) могут быть пространственные распределения любых параметров среды, которые вызывают изменения распространяющихся в этой среде акустических волн – это изменения плотности, температуры, скорости звука, коэффициент преломления и отражения звука и др.

Методы и устройства акустической томографии широко используются при решении разнообразных задач науки и техники благодаря современным техническим возможностям генерировать и принимать акустические волны в очень широком диапазоне частот – от десятков герц до нескольких гигагерц. Устройства ультразвуковой медицинской диагностики и визуализации биологических органов, работающие в диапазоне частот от 2 до 50 МГц, позволяют получать высококачественные изображения внутренних органов и кровеносных сосудов. На основе методов акустической томографии ведутся обширные исследования возможности измерения температуры биологических органов – акустическое температурное картирование. Акустическая томография используется также для ультразвукового неразрушающего контроля различных материалов, сплавов и конструкций (диапазон частот – от сотен килогерц до нескольких мегагерц). Акустические трансмиссионные и отражательные микроскопы, работающие в диапазоне частот от сотен мегагерц до ${\displaystyle 1-2\,{\text{ГГц}}}$, позволяют получать акустические изображения с разрешением таким же, как у оптических микроскопов. Наибольшее применение они находят в биологии, т. к. позволяют исследовать структуру клеток in vivo, и микроэлектронике. Акустическая томография применяется при сейсмических исследованиях земной коры; используемые при этом частоты лежат в диапазоне от десятков герц до нескольких килогерц. Акустическая томография Мирового океана позволяет осуществлять измерения пространственного распределения плотности, солёности, температуры и скорости течений в водной среде; диапазон используемых здесь частот – от десятков герц до нескольких килогерц.